(57)【要約】【課題】  実効トラックを狭くするために採用したサイドシールド構造において、サイドシールド構造に起因したノイズを低減することを可能とする。【解決手段】  サイドシールド端部での磁極の発生を抑えるためにサイドシールドの形状を膜面に対し斜めに傾ける。この目的のために、素子の側面も必要に応じた角度になるよう作製する。更にトラック幅精度を向上させるために2種類以上の角度β1，β2で再生素子を形成する。【選択図】  図１
2006012272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が固定された固定層と、外部磁場によって磁化方向が変化する自由層と、前記自由層内の磁区構造を安定化させるために当該自由層の上部もしくは下部に積層された縦バイアス層とを含む再生素子と、
前記再生素子の下部に設けられた下部シールドと、
前記再生素子の上部に設けられた上部シールドと、
前記上部シールド及び下部シールド間の非再生素子部を電気的に絶縁する絶縁体とを備えた磁気ヘッドにおいて、
前記自由層の膜面方向延長線上に前記絶縁体を介して軟磁性体が設けられ、前記絶縁体と前記軟磁性体との界面が前記再生素子の膜面となす角度αは、前記再生素子の膜厚方向にみて２種類以上に変化していることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記自由層より前記下部シールドに近い位置における前記角度αが、前記自由層より前記上部シールドに近い位置における前記角度αより小さいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項２記載の磁気ヘッドにおいて、前記自由層より前記下部シールドに近い位置における前記角度αが６０゜以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記再生素子のトラック幅方向端部と前記絶縁体の界面が前記再生素子の膜面となす角度βは、前記自由層の位置より前記下部シールドに近い位置の方が小さいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４記載の磁気ヘッドにおいて、前記自由層は前記固定層の上方に設けられ、前記自由層の位置における前記角度βは、前記固定層の位置における前記角度βより大きいことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項４記載の磁気ヘッドにおいて、前記自由層の位置における前記角度βは略直角であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
磁化方向が固定された固定層、外部磁場によって磁化方向が変化する自由層、前記自由層内の磁区構造を安定化させるために当該自由層の上部もしくは下部に積層された縦バイアス層とを含む再生素子と、前記再生素子の下部に設けられた下部シールドと、前記再生素子の上部に設けられた上部シールドと、前記上部シールド及び下部シールド間の非再生素子部を電気的に絶縁する絶縁体と、前記自由層の膜面方向延長線上に前記絶縁体を介して設けられた軟磁性体とを備える磁気ヘッドの製造方法において、
基板上に前記下部シールドを形成する工程と、
前記下部シールド上に前記再生素子を構成する多層膜を形成する工程と、
前記多層膜の上にレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとし、イオンビームの入射方向を膜面法線方向に略一致させて前記多層膜を少なくとも前記自由層までミリングする第１のミリング工程と、
イオンビームの入射方向を膜面法線方向に対して傾斜させて前記多層膜をミリングする第２のミリング工程と、
前記レジストパターン及び前記ミリングされた多層膜の上に絶縁体を成長させる工程と、
前記レジストをリフトオフする工程と、
前記多層膜が露出した領域及び前記絶縁体の上に前記上部シールド及び前記軟磁性体を形成する工程と、
を備えることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記第１のミリング工程中に２次イオンの質量分析もしくは発光分析によって前記自由層のミリングが完了したことを検出した後、第２のミリング工程を開始することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ヘッド及びその製造方法に関し、特に再生素子として磁気抵抗効果素子を用いる磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録再生装置は、情報を媒体の磁化方向に対応させて記録し、その情報を電圧として再生する。この装置は、磁化情報を保存する媒体、記録するべき情報を磁場として発生させる記録ヘッド、媒体の磁化情報を取り出すための再生ヘッド、ヘッドや媒体を駆動する機構、これらを制御する記録再生動作制御回路、などを備えている。磁気ヘッドは、動作中、媒体上にある一定の高さを保って浮上するように設計されている。再生ヘッドには、2層以上の磁性層を有し、その両者の磁化の相対的な角度により出力電圧を得る、いわゆるスピンバルブ構造が幅広く用いられている。
【０００３】
近年の磁気記録装置の高密度化に伴い、情報を記録する最小単位、すなわち記録ビットは小さくなる傾向がある。記録ビットを小さくするために、ビット長およびトラック幅を小さくすることが求められている。情報の再生時、微小な記録ビットからの情報を再生するためには、再生ヘッドにおいて、目的とするビットからの磁束を高感度に検出する一方、ノイズの原因となる他の部分からの磁束は可能な限り検出しないことが求められている。このため従来より、再生ヘッドのビット長方向上下には軟磁性体、多くはNi−Fe系合金よりなる、上部シールドおよび下部シールドが形成されている。これら上部シールドおよび下部シールドは再生しようとする記録ビットのビット長方向に関して、不必要な領域からの磁束を吸収し、センサ部への影響を低減させることに貢献している。このように、ビット長方向に関しては軟磁性体によるシールドは効果を発揮することが知られている。
【０００４】
近年、センス電流を膜面方向に対し垂直に流す(Current Perpendicular to the Plane, CPP)方式が注目されている。本方式によると、従来のセンス電流を膜面方向に流す(Current In the Plane, CIP)方式に比べ、前述の上部シールドと下部シールドの間に絶縁層を配置する必要がないため、上部シールドと下部シールドの距離を小さくすることが可能となる。従って、CPP方式ではビット長方向に関して分解能が上げやすいと考えられている。
【０００５】
いわゆるスピンバルブ型再生ヘッドに於いては、自由層起因のノイズを抑えるためにトラック幅方向に磁場、いわゆる縦バイアス、を印加することが必要である。従来より、センサ左右に配置された強磁性体によりこの縦バイアス磁場を発生させる、いわゆるハードバイアス方式が一般的に用いられてきた。ハードバイアスに用いられる磁性体は外部磁場による擾乱を受けることなく、常に同じ方向の磁場を発生させることが望まれため、材料としては硬磁性体が用いられている。一方、シールドには軟磁気特性が求められる。このようにハードバイアスとシールドでは求められる磁気特性が大きく異なるため、ハードバイアス方式と組み合わせた場合センサの左右に軟磁性体を配置することは困難であり、トラック幅方向に関しては磁気的なシールド効果を得ることができなかった。このため、再生トラック幅方向に関して隣接あるいは近傍のトラックからの情報を読んでしまう現象、いわゆるサイドリーディング、が問題となっている。
【０００６】
近年、自由層に縦バイアス磁界を与える方法として、センサの左右に配置された強磁性体ではなく、センサの上部もしくは下部に配置された縦バイアス層からの磁気的相互作用を利用する方式が提案されている。例えば、Journal of Applied Physics, vol.93, No.10, pp.7310-7312には、縦バイアス層として軟磁性体と反強磁性体を組み合わせた構造を採用することが可能であることが示されている。また、軟磁性体と反強磁性体を組み合わせた構造以外に、強磁性体を用いる方式もJournal of Applied Physics, vol.89, No.11, pp.7359-7631に示されている。
【０００７】
このようなバイアス方式を用いるとセンサの左右に強磁性体を配置する必要がなくなるため、強磁性体に代えてセンサの左右に軟磁性体を配置することが可能となる。例えば特開2003-264324号公報には、センサの左右に軟磁性体を配置することにより、実効トラック幅を減少させる効果(いわゆるサイドシールド効果)が示されている。しかし、これらの文献に於いては、センサの左右に配置する軟磁性体(サイドシールド)の形状やセンサ自体の具体的な形状については言及されていない。
【０００８】
サイドシールドはその目的から、媒体上の隣接トラックなどから発生する、目的とする信号以外の磁束を効率的に吸収することが求められている。同時に、サイドシールドからは磁束をセンサ側に漏らさないことが求められている。しかしながら後述するように、本発明者の計算機シミュレーションによると、サイドシールドの形状によってはサイドシールドのセンサの隣接する側に磁極が発生することが見出された。この磁極はサイドシールド内の磁化の動きによって変動するため、再生信号へのノイズの原因となり得る。また、発生した磁極が変動しない場合でも、自由層内の磁化回転が妨げられる可能性がある。
【０００９】
特開2003-264324号公報には、実施例として、センサ膜面とサイドシールドのなす角が65°程度となる図面が示されている。また、センサ自体の側面とセンサ膜面とのなす角も同様に65°程度であることが図示されている。すなわち、該発明ではサイドシールド面とセンサ側面は平行であり、その間に挟まれた絶縁体の形状を制御することは考慮されていない。同様に米国特許第6,680,832号明細書には、実施例としてセンサ膜面とサイドシールドのなす角が90°の例が示されているが、その形状の制御については述べられていない。また、米国特許第6,680,829号明細書には、センサの左右に隣接して軟磁性体を配置する構造が示されているものの、センサ両端は導電体であり、CIP構造の特徴を有している。該発明ではサイドシールドとして配置された軟磁性体と電極を兼用することが特徴であり、サイドシールドと上部シールド、下部シールドは絶縁されている。また、該発明ではサイドシールドの形状を変化させて、特性を改善させることに関しては言及されていない。
【特許文献１】特開2003-264324号公報
【特許文献２】米国特許第6,680,832号明細書
【特許文献３】米国特許第6,680,829号明細書
【非特許文献１】Journal of Applied Physics, vol.93, No.10, pp.7310-7312
【非特許文献２】Journal of Applied Physics, vol.89, No.11, pp.7359-7631
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のようにサイドシールドは実効トラック幅を狭める効果がある一方、ノイズの増加や感度の低下などを引き起こす問題が存在する。
【００１１】
本発明は、サイドシールドにより実効的に再生トラック幅を狭くすることができると共にサイドシールドに起因するノイズを低減した磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題に対し、サイドシールドの形状を最適化することにより、これらの問題を回避しつつ実効トラック幅を狭くすることが可能であることを見出した。最適化されたサイドシールドは、サイドシールドに隣接する絶縁体とサイドシールドとの界面が再生素子の膜面となす角度αが、再生素子の膜厚方向にみて２種類以上に変化している形状を有する。
【００１３】
上記形状のサイドシールドは、レジストパターンをマスクとして再生素子をイオンビームでミリングするとき、イオンビームの入射方向を変えた２段階のミリングを行い、絶縁体膜を形成したのちレジストをリフトオフし、その上にサイドシールド用の軟磁性体を形成することにより作製することができる。２段階のミリングは、自由層のミリングが終了するまでは入射方向を膜面法線方向に略一致させたイオンビームを用いて行い、その後、入射方向を膜面法線方向に対して傾斜させたイオンビームを用いて行うのがよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、サイドシールドにより実効的に再生トラック幅を狭くすることができると同時に、サイドシールド起因のノイズを抑え、かつ精度よく幾何学トラック幅を構成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の特徴を示す再生ヘッドの浮上面を表す模式図である。軟磁性体よりなる下部シールド101上に、結晶性を向上させるための下地層102、反強磁性体よりなるピニング層103、固定層104、中間層105、軟磁性体よりなる自由層106、自由層内の磁化方向を安定させるための縦バイアス層107、キャップ層108などよりなるセンサ膜が積層されている。ここで、中間層105としては0.9nmのAl-Oを採用したが、Al-Oに代えてAl-N、Si-Oなどの絶縁体、もしくはCuなどの導体、もしくはそれらの積層膜であっても構わない。中間層105として絶縁体を用いた場合はTMR(Tunneling magneto resistive)、導体を用いた場合はCPP-GMR(CPP - ginant magneto resistive) ヘッドと呼ばれる構造となる。また、縦バイアス層107は本実施例に於いては下層よりRu, Cu, CoFe, MnPtの積層膜より構成されるが、必要に応じてRuもしくはCuに代えて他の非磁性体金属、CoFeに代えて他の軟磁性体金属、MnPtに代えて他の反強磁性体を用いてもよい。また、このような構成をとる代わりに、Journal of Applied Physics, vol.89, No.11, pp.7359-7631などに示されるように強磁性体を用いてもよい。キャップ層108は作製プロセス中にセンサ膜を保護するための層であり、本実施例に於いてはTaを使用した。
【００１６】
本実施例においてセンス電流は図中の上下方向に流す(CPP)構造となっている。従って、下部シールド101および上部シールド109は、本実施例に於いては素子に電流を流すための電極を兼ねている。そのため下部シールド101と上部シールド109は、素子部位外では電気的に絶縁されている必要がある。この目的のために、絶縁体110により素子部以外の部分において下部シールド101と上部シールド109を絶縁している。本実施例に於いては絶縁体110としてAl2O3およびAl2O3-SiO2の積層膜を使用したが、他にも上部シールド109と下部シールド101間の絶縁を取ることができる物質を使用することが可能である。センサの左右に絶縁体110を形成後、上述のように電極とシールドの目的を併せ持った上部シールド109を作製する。両方の目的を達成するために、上部シールド109は軟磁気特性を有する導体であることが望ましい。例えば本実施例に於いてはパーマロイを用いた。
【００１７】
信号再生時、再生ヘッドにおいては媒体からの磁場により自由層106内の磁化が回転する。固定層104はピニング層103により磁化方向が固定されており、自由な回転が妨げられている。従って、媒体からの磁場により、固定層104と自由層106の磁化の相対的な方向が変化することになる。この磁化の相対角度変化により電気抵抗が変化することを利用すると外部磁場、すなわち媒体上の磁化方向に起因した磁場、の方向を検出することが可能となる。このような方式はいわゆるスピンバルブ構造として知られている。
【００１８】
信号再生時において、目的とする再生トラック、再生ビット以外に起因する外部磁場はノイズとなる。自由層106内の磁化を外部磁場から遮るために、本発明においては自由層の周辺を磁気シールドとして軟磁性体を配置している。すなわち自由層の膜面方向延長線111上に上部シールド109の一部である軟磁性体が存在するようにセンサ断面の形状および絶縁体110の膜厚や成長条件を決定した。このように、自由層106の膜面方向延長線111上の素子近傍に軟磁性体が配置された構造をサイドシールドと呼ぶ。この呼称は、自由層の横側が軟磁性体によりシールドされていることに起因する。サイドシールドは図1に示すように上部シールド109と磁気的に一体になっていてもよく、また磁気的に分離された構造でも構わない。
【００１９】
本発明に於いては、絶縁体110と上部シールド109の界面がセンサ膜面との間でなす角が2種類以上に変化している。本実施例に於いては、中間層膜面方向延長線における絶縁体110と上部シールド109の界面の傾きα2が、それよりも上部の界面の傾きα1よりも小さくなっている。このような構造を作製するために、本実施例においては、自由層端面の延長線121と膜面方向のなす角β1、およびピニング層103端面における接線と膜面方向のなす角β2が異なる角度を有する構造とした。ここで自由層106及びピニング層103の側面は必ずしも直線で構成されるものではなく、曲線で構成されることもあるため、角β1および角β2は、それぞれ自由層106およびピニング層103の中央部における側面の接線で定義する。このような形状を作製するプロセスについては後述する。
【００２０】
図1に示すように、角β2＜角β1とすることにより、自由層106端面近傍では膜面方向に対し比較的立った角度の側面を有することになる。また、角β1が小さい場合に比べ、イオンビームエッチングにより幾何学トラック幅118を形成する際のトラック幅精度を向上させることが可能となる。本実施例に於いては角β1は85°、角β2は45°とした。
【００２１】
延長線111と絶縁体110の交わる内側の点112、延長線111と絶縁体110の交わる外側の点113を考える。点112の場所における絶縁体110と素子部の界面が膜面方向に対してなす角をβ1、点113の場所における絶縁体110と軟磁性体の界面が膜面方向に対してなす角をα2とする。絶縁体110と軟磁性体の界面が曲線で構成される場合は点113における接線と膜面方向のなす角をβ2と考えればよい。また、点112と点113の水平方向距離を117とする。
【００２２】
図１に示される構造を作製するために採用したプロセスを、図2を用いて説明する。基板201上に軟磁性体よりなる下部シールド202を成長させる（ａ）。この上に、中間層203を含むセンサ膜204を真空チャンバー内にてスパッタ蒸着する（ｂ）。センサ膜204は図1で説明したのと同様に構成されている。例えば、本実施例においては中間層203としては0.8nmのアルミナを採用し、いわゆるTMR構造としているが、銅など導電性の物質を利用して、いわゆるCPP-GMR構造としてもよい。また、本実施例においては、縦バイアス層および自由層は中間層203の上側、固定層は中間層203の下側になるようにセンサ膜204を構成した。この上に電子線レジスト205を回転塗布する（ｃ）。レジスト205の膜厚は200nmであった。電子線露光装置にてレジスト205に細く絞った電子線206を照射し、必要なトラックパターンを形成するよう描画を行う（ｄ）。描画後、現像を行うと、描画パターンに応じてレジストパターン207を得ることができる（ｅ）。本実施例においては加速電圧70kVの電子線を使用し、レジストのトラック幅方向の寸法は90nmを狙った。寸法ばらつきはほぼ±10nm以下になるよう、レジスト塗布、露光、現像の各条件を制御した。
【００２３】
レジストパターン207をマスクとして、イオンビームエッチング(IBE)を用いて磁性層をミリングする。本実施例に於いてはミリングガスとしてはArを用いたが、他のイオンを用いても構わない。本工程に於いてはキャップ層、縦バイアス層、自由層、中間層をエッチングするまではイオンビーム208はディスク法線方向に対しθ1の角度で入射する。ここでθ1は2°以内の角度を保ち、その結果、再生素子の上部は垂直に近い切断面を得ることができた。エッチング中は質量分析器により2次イオンの元素分析を行い、中間層までのエッチングが終了したことを確認した（ｆ）。ただし、イオンビーム208の均一性および質量分析の感度が十分高く、ウエハ全面に渡って自由層のエッチングを完了したことを確認できれば中間層のエッチング中にIBEを終了してもよい。また、エッチングの終了確認は、質量分析に代えて発光分析によって行ってもよい。次にイオンビーム209の入射方向をディスク法線方向に対しθ2の角度とした。ここでθ2は20度とし、オフセット119は15nmとなるよう、ピニング層の途中でイオンビームエッチングを停止した（ｇ）。ただし、θ2=20度でのミリングは必ずしもピニング層途中で止める必要はなく、必要に応じて下部シールドまでミリングしても構わない。また2段目のイオン入射角θ2は、必要に応じてθ1＜θ2の範囲で20°より大きくしても小さくしてもよい。ただし、入射角θ1は可及的垂直に近い再生素子断面を作製するために、0°≦θ1≦10°を満たすことが望ましい。また、入射角θ2は10°≦θ2≦30°で、なだらかな側面を作製することが望ましい。なお、θ2は一定をとりつづける必要はなく、場所もしくは時間によって変化させても構わない。このような方式を採用することにより滑らかな曲線状の界面を作製することも可能である。
【００２４】
引き続き、絶縁体210を成長させる。本実施例においては絶縁体210としてAl2O3をスパッタ蒸着した（ｈ）。その後、素子表面上に付着した不用部分をレジストとともにリフトオフすることにより中間層上部に位置する絶縁体210を除去する（ｉ）。センサ上部はセンス電流を流すため、導電性が確保されていることが必要であるために必要に応じてセンサ膜204上部をクリーニングする。ただし導電性が十分確保できる場合は本工程でのクリーニングは行わなくてもよい。(h)および(i)工程により、最終的に図1において示した角度α1、α2、β1、β2が決定される。β1は主としてθ1により決定される。トラック幅は実質的に自由層幅で決まるため、β1はディスク法線方向に近いほうがよい。より具体的には、キャップ層108表面から自由層までの厚さをt1とすると、キャップ層表面での素子幅と自由層幅の差は2t×tan β1で表される。例えばここで、t1=25nm, β1=10°、幾何学トラック幅118=90nmの再生ヘッドを考えるとキャップ層表面での素子幅と自由層幅の差は約8.8nmとなる。これは幾何学トラック幅118のほぼ10%に相当する値であり、トラック幅誤差の許容限界となる。すなわち、β1は0°≦β≦10°を満たすことが望ましい。また、α1は絶縁体を介しβ1と平行に近いこと、即ち0°≦α1≦10°を満たすことが望ましい。
【００２５】
引き続き、センサ上部より軟磁性体211を成長させる（ｊ）。本実施例においては、該軟磁性体は初めにスパッタによりシード層を成長させ、その後めっきにより成長させたが、必要に応じてスパッタのみで成長させることも可能である。ここで成長させた軟磁性体211がサイドシールド、上部シールド、上部電極を兼ねることとなり、サイドシールド型再生ヘッドが完成する。図には示されていないが、このように再生ヘッドを作製した後に、その上部に記録ヘッドを作製する。
【００２６】
本実施例に於いては固定層104を下部に、自由層106を上部に配置したが、逆に自由層106を下部に、固定層104を上部に配置してもよい。その場合、縦バイアス層107は自由層106の下に配置する必要がある。このとき、最上層から中間層までは入射角θ1にてエッチング、その後入射角度θ2にて自由層以下のエッチングを行う。
【００２７】
本実施例のごとく再生ヘッドを作成した場合の効果についてコンピュータシミュレーションを行った。図3は、距離117を変化させた場合の幾何学トラック幅118と実効トラック幅の関係を示す。ただし、本実施例において実効トラック幅とは、幾何学トラック幅118に比べ十分に細い幅を持って記録された磁気トラック上を該ヘッドにてトラック方向に走査した際の再生信号強度曲線（いわゆるマイクロトラックプロファイル）の5%-95%幅で定義している。図３中、横軸は幾何学トラック幅118、縦軸は実効トラック幅である。本検討により、全ての幾何学トラック幅領域において、サイドシールドの効果は距離117が小さいほど大きな効果を示すことを見出した。
【００２８】
次に、サイドシールドの角α2の影響を見積もるために行った計算を図4を用いて説明する。図4は絶縁体110と素子の界面部に発生するサイドシールドに起因する膜面内方向の磁場の強さの関係を示す計算結果である。ただし距離117は15nmとした。図から、角α2が大きいほどサイドシールド端部に発生する漏れ磁場が大きいことが分かる。サイドシールド端部より発生する磁場は自由層への磁化に影響を与え、ノイズの原因となることが考えられるため、小さいほうが望ましい。このため、角α2は小さいほうが望ましいと考えられる。一方、図3よりサイドシールドの効果は距離117は小さいほうが望ましいことが示されている。図4より、例えば距離117が15 nmの場合、角α2が60°の時に役400 Oeの磁場が発生することが判明した。この値は実用的な再生ヘッドとして許容しうる最大値であり、従って角α2は60°以下の値をとることが望ましい。また、具体的には、このような構造を作製するためには可能であれば、角β2はより小さいほうが望ましい。即ち、前述のプロセスにおいてはβ2≦α2≦60°なる関係を満たすことが望ましい。
【００２９】
これらの検討結果によると、角α2は小さく、距離117は小さいほどサイドシールド効果が大きいことがわかる。しかしながら、公知例（例えば特開2003-264324号公報）に示されるように、一本の直線を用いてサイドシールドを構成した場合、この2つの条件を両立することが難しい。これは図1を用いて説明したように、幾何学トラック幅118を決める角β1とその下部の角β2を変化させることにより解決することが可能である。また、図2を用いて説明したようなプロセスを用いることにより、効率的に、かつ歩留まりよく、図1で説明した構造の再生ヘッドを作成することが可能である。
【００３０】
なお、特開2003-264324号公報では、具体的な数値は示されていないものの、該文献の図に於いては、角β2及び角α2に相当する角度としては65°程度となる形状が示されている。距離117に相当する値としては3nm以上、60nm以下との記述はあるものの、それ以上の記述は本文中にも図面中にもない。従ってサイドシールドに起因する磁極の発生をサイドシールドの形状によって制御することを考慮していたとは考えられない。
【００３１】
本実施例に於いては図1に示すように、距離117=15nm、角β2は45°となるように再生ヘッドを作製した。また、距離117は小さいほうがサイドシールド効果は大きい反面、絶縁体110が薄くなると絶縁耐圧の観点から問題が生じる。本実施例に於いては角β2＞角α2となるような絶縁体110の形状を採用した。このような構造を採用した結果、図1においては縦バイアス層107の横で絶縁体110は最も薄くなっているが、本実施例においては電流リークは発生しなかった。中間層の横において電流リークが発生するとセンサとしては機能しなくなる可能性があるため、この部分で電流リークが発生しないように絶縁体110の膜厚、形状を決める必要がある。ただし、仮に電流ショートが発生した場合でも、中間層105よりも上の領域でのみ発生するのならば上部シールド109と下部シールド106の間にショートパスが形成されることはないので問題はない。
【００３２】
上述のようにして作製された再生ヘッドを用いることにより、高密度磁気記録装置を構成することが可能となる。以下、図5を用いて磁気記録再生装置の説明を行う。図5はハードディスクドライブ(HDD)の横断面を示す模式図である。記録ヘッド及び図1において説明した再生ヘッドを有するヘッドスライダー501はジンバル502上に固定され、信号処理系506との間に電気的な配線がなされている。ジンバルはアクチュエータ503により記録媒体504上を記録媒体504の半径方向に移動することが可能である。記録媒体504はスピンドル505の軸に固定されており、スピンドルの回転により自転運動をすることが可能である。図5においては記録媒体504は1枚のみ図示しているが、記録媒体は2枚以上でもよい。本実施例においては媒体504は潤滑膜、保護膜、面内異方性を有する記録膜、ガラス基板などから形成されている。また、面内媒体に代えて潤滑膜、保護膜、垂直異方性を有する記録膜、軟磁性体よりなる裏打ち層などから構成される垂直媒体を使用しても構わない。
【００３３】
ヘッドスライダー501の媒体と対向する面、すなわち浮上面にはスライダー加工が施してあり、ヘッドスライダー501と記録媒体504の相対的な運動により浮上力が発生し、適切な浮上量が得られるように設計されている。本実施例に於いては、記録媒体504の速度として7200回転/分(rpm)とした際に浮上量507が7nmとなるようにスライダー加工を行った。ただし、ここで浮上量とは保護膜、潤滑膜などを含む記録媒体最表面から保護層、潤滑層などを含むヘッド最表面までの距離で定義している。ヘッドスライダー501は記録媒体の上下面に各1個ずつ配置されているがどちらか片面だけに配置してもよい。ヘッドスライダー501からの配線は信号処理系506に繋がり、記録および再生信号やトラッキング情報などをやり取りする。
【００３４】
記録媒体504に記録されたビットから発生した磁束は媒体表面から離れるに従って空間的に広がりを持つようになる。従って上述のサイドシールド効果は浮上量507により変化する。浮上量507が小さい場合は、磁束の広がりは顕著でないため、サイドリーディングもあまり大きくない。つまりサイドシールドの効果は大きくない。同時に浮上量507を下げすぎるとヘッドスライダー501と記録媒体504が衝突してしまう問題が発生する。一方、浮上量が大きい場合は磁束の空間的な広がりも大きくなるため磁束が少なくなり、信号として検出できなくなってしまう。このためサイドシールド効果が特に有効に機能するためには浮上量507には上限及び下限が生じることとなる。本発明において、発明者はサイドシールドを有するヘッドが、浮上量507に関して1nm以上15nm以下、望ましくは2nm以上10nm以下で動作している場合、サイドシールド効果が顕著に見られ、高記録密度化に特に有効であることを発見した。本実施例に於いては浮上量507は7nmとした。
【００３５】
上述のような方式により構成された磁気記録装置を用いることによりサイドシールド効果を検証した。図6は、図1に示されたサイドシールドのある再生ヘッドとサイドシールドのない再生ヘッドから得られたマイクロトラックプロファイルの一例である。どちらのヘッドも幾何学トラック幅は100nm、測定に使用した記録媒体はCoCrPtを主な組成とする面内媒体である。図6において、横軸はヘッドの位置、縦軸は規格化出力である。図6より、サイドシールドを有する再生ヘッドの方がマイクロトラックプロファイルが狭くなっていることが明らかである。また、本実施例に於いては、図２に示したプロセスで作製したサイドシールド構造を採用したため、素子側面の角度が65°程度の従来より報告されているサイドシールドを採用したヘッドに比べ、サイドシールド起因のノイズも少なく、かつヘッドの歩留まりも向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるサイドシールド構造を示した説明図である。
【図２】サイドシールド構造の製造プロセスを示した説明図である。
【図３】サイドシールド構造の効果を示した説明図である。
【図４】サイドシールド構造の効果を示した説明図である。
【図５】サイドシールド構造を有するハードディスクドライブの説明図である。
【図６】サイドシールド構造の効果を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
101 下部シールド
102 下地層
103 ピニング層
104 固定層
105 中間層
106 自由層
107 縦バイアス層
108 キャップ層
109 上部シールド
110 絶縁体
118 幾何学トラック幅
119 オフセット量
201 基板
202 下部シールド
203 中間層
204 センサ膜
205 レジスト
206 電子線
207 レジストパターン
208 イオンビーム
209 イオンビーム
210 絶縁体
211 軟磁性体
501 ヘッドスライダー
502 ジンバル
503 アクチュエータ
504 記録媒体
505 スピンドル
506 信号処理系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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